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Gentechnik: Forscher tauschen Zellkraftwerke aus

Die Kraftwerke der Zellen, die sogenannten Mitochondrien, haben ihr eigenes Erbgut. Vererbt wird es nur über die Mutter. Wenn es defekt ist, hat das schlimme Erkrankungen zur Folge. Wissenschaftlern ist es nun erstmals gelungen, die Zellkraftwerke in Eizellen von Affen auszutauschen.

Neugeborener Rhesusaffe: Mitochondrien aus einer Eizelle in eine andere gepackt Zur Großansicht
William F. Sutton

Neugeborener Rhesusaffe: Mitochondrien aus einer Eizelle in eine andere gepackt

Washington - Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle. Sie sind die letzte Station der Verdauung und verpacken die in der Nahrung enthaltene Energie in das Molekül ATP. Diese besonderen Zellorganellen besitzen - unabhängig vom Zellkern - ihr eigenes Erbgut, die sogenannte mitochondriale DNA (mtDNA). Nun ist es Forschern erstmals gelungen, bei den Eizellen von Rhesusaffen die Mitochondrien auszutauschen.

Forscher um Masahito Tachibana und Shoukrat Mitalipov von der University of Oregon in Beaverton berichten im Fachmagazin "Nature", wie sie den Zellkern aus einer Affen-Eizelle in eine andere Eizelle packten. Deren Zellkern war zuvor entfernt worden, sie enthielt aber noch gesunde Mitochondrien. Die auf diese Weise neu entstandene Eizelle war also zusammengesetzt aus dem Zellkern eines Affen und den Mitochondrien eines anderen.

Mitochondriale DNA wird nur über die Mutter vererbt

Ziel der Experimente von Mitalipov und Tachibana ist es, eine Therapie zu entwickeln, gegen von defekter mtDNA bedingte Krankheiten - sogenannte Mitochondriopathien. Die Forscher wollten zeigen, dass es möglich ist, Kern-DNA von einer Zelle mit kranken Mitochondrien in eine mit gesunden Mitochondrien zu transferieren. Mitalipov hat bereits in der Vergangenheit sein Geschick bewiesen - vor knapp zwei Jahren war es ihm als erstem gelungen einen Rhesusaffen zu klonen. Es war die erste Klonierung eines Primaten, der Tiergruppe, zu der auch der Mensch gehört.

MtDNA wird nur über die Mutter an die Nachkommen vererbt. Der Grund: Nach der Verschmelzung von Spermium und Eizelle gehen die männlichen Mitochondrien aus dem Spermium schnell zugrunde. Nur die weiblichen aus der Eizelle überleben und werden bei jeder Zellteilung des sich entwickelnden Embryos weitergegeben. Aber auch Defekte in der mtDNA pflanzen sich so fort. Mit fatalen Folgen, denn im Gegensatz zu Defekten in der Kern-DNA, die in zweifacher Ausfertigung vorliegt - eine Kopie von der Mutter, eine vom Vater - kann eine Mutation im Erbgut des Mitochondriums nicht durch ein funktionstüchtiges väterliches Gen aufgefangen werden.

Mitochondriopathien sind unheilbar

Zu den Mitochondriopathien zählen Muskelkrankheiten, Unfruchtbarkeit, neurodegenerative Krankheiten und bestimmte Formen von Diabetes und Krebs. Auch bei Alzheimer, Parkinson und Chorea Huntington vermuten Wissenschaftler, dass Mitochondrien-Defekte eine Rolle spielen könnten.

Mitochondriopathien sind wie die meisten Gendefekte bislang unheilbar, die Ärzte können lediglich die Symptome bekämpfen. Denn Mitochondrien sind in jeder Zelle enthalten und können weder ersetzt noch ausgetauscht werden.

Mitalipov und Tachibana erzeugten mit ihrer neuen Technik 15 Embryonen, die sie neun Affenweibchen einpflanzten. Drei Weibchen gebaren schließlich vier gesunde Affenbabys mit reparierten Mitochondrien - darunter ein Zwillingspaar. In den Zellen der neugeborenen Affen konnten die Forscher nur noch die gesunde mtDNA nachweisen.

Mitalipov und Tachibana sind sich sicher, dass ihre Technik die Zellkern-DNA nicht beschädigt: Analysen der embryonalen Zellen zeigten völlig intakte Chromosomen. Sollte die Technik auf menschliche Zellen übertragbar sein, könnte sich so erblich vorbelasteten Familien eine Möglichkeit eröffnen, Kinder zu haben, ohne die Krankheiten weiterzugeben.

lub/ddp

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